JP2014054081A - 変電所自動化システム - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワークの伝送負荷に柔軟に対応してデータ圧縮を迅速に行うことにより、ネットワークに伝送するデータ量を低減させることができ、データ伝送の信頼性及び経済性の向上を図る。
【解決手段】ＳＣ２１６は判別データが蓄積された判別データベースを備え、変電所固有事象の発生を検知する固有事象発生検知部と、データ圧縮指令の出力部と、固有事象の終了を検知する固有事象復帰検知部と、データ圧縮終了指令の出力部とを有している。ＭＵｎ及びＩＥＤ３０ｎはデータ圧縮フラグ設定部と、データ圧縮部を備えている。データ圧縮フラグ設定部はＭＵｎ及びＩＥＤ３０ｎがデータ圧縮指令を受信するとデータ圧縮フラグをＯＮに設定し、データ圧縮終了指令を受信するとデータ圧縮フラグをＯＦＦに設定する。データ圧縮部は、データ圧縮フラグがＯＮであれば受信データの圧縮処理を開始し、データ圧縮フラグがＯＦＦであれば受信データの圧縮処理を終了する。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、変電所自動化システムのデータ伝送技術に関するものである。

電力系統において変電所は電力の供給、品質、効率的運用に重要な役割を担っている。そのため、変電所の監視制御と自動化を実現する変電所自動化システムが広く注目を集めている。近年のディジタル技術の発展に伴って、変電所自動化システムもディジタル化が進んでおり、システムに含まれる各装置がネットワークで結合される構成が一般的となっている（例えば特許文献１）。

このような変電所自動化システムには、変電所の各部位からデータを取得する制御装置が組み込まれており、ネットワーク経由で変電所内の各種データの授受が行われる。ネットワークによるデータ伝送の規格としては、国際規格IEC 61850が適用されてきている。変電所の各部位のデータを取得する制御装置には、次のようなものが含まれる。
ａ）変電所の各部位とシステム側とのインターフェースとなるマージングユニット。
ｂ）マージングユニットとの間でデータの授受を行うインテリジェント端末。
ｃ）インテリジェント端末との間でデータの授受を行いシステムの中核サーバーとなるステーションコンピューター。
ｄ）オペレータとシステムとの間に介在するヒューマンマシンインターフェース。
なお、ステーションコンピューターは、その上位システムであるリモートコントロールセンターともデータの授受を行うようになっている。

ここで、変電所自動化システムの構成例について、図１３の模式図を用いて説明する。図１３に示すように、変電所自動化システムには、ステーションバスからなるネットワーク２１１が設けられている。ネットワーク２１１には複数（ここでは３つ）のイーサネットスイッチ２２１〜２２３を介して、上記の制御装置が接続されている。

すなわち、第１のイーサネットスイッチ２２１には、ｎ個のインテリジェント端末（Intelligent Electronic Device以下ＩＥＤとする）３０１〜３０ｎが接続されている。第２のイーサネットスイッチ２２２にはマージングユニット（Merging Unit以下ＭＵとする）１〜ｎが接続されている。第３のイーサネットスイッチ２２３にはステーションコンピューター（Station Computer以下ＳＣとする）２１６と、ヒューマンマシンインターフェース（Human Machine Interface以下ＨＭＩとする）２１７が接続されている。

図１４は、変電所自動化システムを変電所に適用した場合の構成例である。図１４には、変電所の構成要素として、送電線２０１や母線２０２、遮断器２０３、断路器２０４、変圧器２０５、計器用変流器２０６、計器用変圧器２０７が設けられている。これらの機器及び装置が、変電所のデータを取得する各部位となる。変電所自動化システムのネットワーク２１１（点線にて示す）は、変電所全体にわたって敷設されている。以上の各構成要素に近接して、システム側とのインターフェースであるＭＵ１〜ｎが配置されており、ネットワーク２１１を介してＩＥＤ３０１〜３０ｎと接続されている。

ＭＵ１〜ｎは変電所の構成要素２０１〜２０７から各種のデータを取り込み、それをディジタル化してシリアルデータに変換し、データの授受をＩＥＤ３０１〜３０ｎとの間で実施する。例えば、ＭＵ１は計器用変圧器２０７に、ＭＵ２は遮断器２０３に、ＭＵ３は計器用変流器２０６に、それぞれ接続されており、インターフェース機能を実現するように構成されている。

ＩＥＤ３０１〜３０ｎはデータ受信部及びデータ送信部を有しており、ネットワーク２１１を介してＭＵ１〜ｎ及びＳＣ２１６間でデータの授受を行う。ＩＥＤ３０１〜３０ｎの具体的な装置としては電流や電圧の急激な変化から保護回路を守る保護リレーなどがある。ＳＣ２１６もまたデータ受信部及びデータ送信部を有しており、ＩＥＤ３０１〜３０ｎとの間でデータの授受を行い、ＩＥＤ３０１〜３０ｎから取得したデータを基にして変電所全体の状態を監視制御する。

特開２００８−３００９４２号公報

変電所自動化システムにはネットワークを介してデータを遅延なく制御装置間に送受信することが要求されている。近年はユーザーの要求に従って、制御装置間で送受信されるデータ量が増えており、データを伝送するネットワークの伝送負荷は増大傾向にある。そこで、ネットワークの伝送能力つまり伝送容量を増加させることが望まれている。

ところが、図１４にて示したように、変電所自動化システムのネットワーク２１１は変電所全体に及んでいる。このため、ネットワーク２１１の伝送容量を増加させるとなると、多額の設備投資を行う必要があり、経済的な負担が大きくなっていた。したがって、変電所自動化システムでは、十分な伝送容量を確保すると同時に、伝送設備のコストを抑えることも求められていた。

本実施形態の変電所自動化システムは、以上の課題を解消するために提案されたものである。本実施形態の目的は、ネットワークの伝送負荷に柔軟に対応してデータ圧縮を迅速に行うことにより、ネットワークに伝送するデータ量を低減させることができ、伝送容量の確保及び伝送設備のコスト削減を実現して、データ伝送の信頼性及び経済性の向上を図ることにある。

上述した目的を達成するために、本実施形態は、ネットワークを用いて、変電所の各部位からデータを取得する制御装置を複数結合し、前記制御装置が前記データを前記ネットワークへ伝送するように構成した変電所自動化システムであって、
（１）変電所に固有事象が発生したか否かを判別する判別データが蓄積された判別データベースと、
（２）前記ネットワークを介して前記制御装置から送信された前記データを、前記判別データベースに蓄積された前記判別データと照合することで、前記固有事象が発生したことを検知する固有事象発生検知部と、
（３）前記固有事象発生検知部が前記固有事象の発生を検知すると前記ネットワークを介してシステム全体にデータを圧縮させるデータ圧縮指令を出力するデータ圧縮指令出力部と、
（４）前記ネットワークを介して前記制御装置から送信された前記データを、前記判別データベースに蓄積された判別データと照合することで、前記固有事象が発生前の状態に戻ったことを検知する固有事象復帰検知部と、
（５）前記固有事象復帰検知部が前記固有事象の復帰を検知すると前記ネットワークを介してシステム全体にデータの圧縮を終了させるデータ圧縮終了指令を出力するデータ圧縮終了指令出力部と、
（６）前記ネットワークを介して前記データ圧縮指令出力部から前記データ圧縮指令を受信するとデータの圧縮処理を開始し、前記ネットワークを介して前記データ圧縮終了指令出力部から前記データ圧縮終了指令を受信すると前記データの圧縮処理を終了するデータ圧縮部、を有することを特徴とする。

第１の実施形態の構成を示す模式図。 第１の実施形態の要部の構成を示す模式図。 第１の実施形態の要部の構成を示す模式図。 第１の実施形態において固有事象発生時と定常状態時のデータ量を示す模式図。 第１の実施形態のデータ圧縮の開始及び終了の判定処理のフローチャート。 第１の実施形態のデータ送信処理のフローチャート。 第１の実施形態のデータ受信処理のフローチャート。 第２の実施形態にて事故波形データを送受信することを示す模式図。 第２の実施形態のデータ送信処理のフローチャート。 第２の実施形態のデータ受信処理のフローチャート。 第３の実施形態の構成を示す模式図。 他の実施形態のデータ圧縮の開始及び終了の判定処理のフローチャート。 一般的な変電所自動化システムの構成図。 従来の変電所自動化システムを変電所に適用した場合の構成図。

[第１の実施形態]
（構成）
第１の実施形態について図１〜図７を用いて具体的に説明する。なお、図１３及び図１４に示した従来例と同一の部材に関しては同一符号を付して説明は省略する。

図１に示すように、第１の実施形態は、ネットワーク２１１を用いて、以下の４つのタイプの制御装置、ＭＵ１〜ｎと、ＩＥＤ３０１〜３０ｎと、ＳＣ２１６と、ＨＭＩ２１７が結合された変電所自動化システムである。図２に示すように、ＳＣ２１６には、判別データベース５０１が設けられている。この判別データベース５０１には、変電所に固有の事象が発生したか否かを判別する判別データ５０２が蓄積されている。

変電所に固有事象が発生した状態とは、定常状態と異なる状態のことを指す。代表的な固有事象としては系統事故があるが、固有事象の発生した状態から定常状態に戻った場合、系統事故が復帰したことになる。そのため、固有事象の発生した状態から定常状態に戻ったことを「固有事象が復帰する」と表現する。固有事象及び定常状態については後段で詳しく述べることにする。

（固有事象の発生検知及び圧縮指令の出力を行う部分）
図２に示すように、ＳＣ２１６には、変電所に固有事象が発生したことを検知する固有事象発生検知部５０３と、データ圧縮指令の出力部５０４が設けられている。このうち、固有事象発生検知部５０３は、ネットワーク２１１を介してＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎからＳＣ２１６に送信されたデータを、判別データベース５０１に蓄積された判別データ５０２と照合し、照合結果に基づいて固有事象の発生を検知するようになっている。

すなわち、ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎからの送信データが固有事象の発生を判断するための情報となる。ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎからの送信データは通常、１ｍｓ単位で検出可能なＯＮ／ＯＦＦ情報である。よって、固有事象の発生検出については、１ｍｓ単位で検出可能なＯＮ／ＯＦＦ情報を元にして判断可能である。なお、固有事象発生検知部５０３が固有事象の発生を検知すると、データ圧縮指令出力部５０４はネットワーク２１１を介してシステム全体に、つまりＭＵ１〜ｎやＩＥＤ３０１〜３０ｎさらにはＨＭＩ２１７だけでなく、ＳＣ２１６自身にも、データの圧縮を開始するデータ圧縮指令を出力するようになっている。

（固有事象の復帰検知及び圧縮終了指令の出力を行う部分）
また、ＳＣ２１６には、固有事象が復帰したことを検知する固有事象復帰検知部５０５と、データ圧縮終了指令の出力部５０６が設けられている。このうち、固有事象復帰検知部５０５は、ネットワーク２１１を介してＭＵ１〜ｎやＩＥＤ３０１〜３０ｎからＳＣ２１６に送信されたデータを、判別データベース５０１に蓄積された判別データ５０２と照合し、照合結果に基づいて固有事象が復帰したことを検知するようになっている。

すなわち、ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎからの送信データが固有事象の復帰を判断するための情報となる。既に述べたように、ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎからの送信データは通常、１ｍｓ単位で検出可能なＯＮ／ＯＦＦ情報である。よって、固有事象の復帰検出についても、１ｍｓ単位で検出可能なＯＮ／ＯＦＦ情報を元にして判断可能である。なお、固有事象復帰検知部５０５が固有事象の復帰を検知すると、データ圧縮終了指令出力部５０６は、ネットワーク２１１を介してシステム全体に、つまり前段と同じくＭＵ１〜ｎやＩＥＤ３０１〜３０ｎ、ＨＭＩ２１７に加えて、ＳＣ２１６自身にもデータの圧縮を終了させるデータ圧縮終了指令を出力するようになっている。

（ＳＣにおいてデータ圧縮フラグ設定を行う部分）
ＳＣ２１６には、前記データ圧縮指令及び前記データ圧縮終了指令をネットワーク２１１経由で受信するデータ圧縮フラグ設定部５１０が設けられている。データ圧縮フラグ設定部５１０は、データ圧縮指令を受信するとデータ圧縮フラグをＯＮに設定し、データ圧縮終了指令を受信するとデータ圧縮フラグをＯＦＦに設定するようになっている。

（データ解凍を行う部分）
ＳＣ２１６には、受信したデータを格納するメモリー５０８と、受信したデータが圧縮されている場合にそれを解凍するデータ解凍部５０９が設けられている。データ圧縮フラグ設定部５１０がデータ圧縮フラグをＯＮに設定する時、データ解凍部５０９はネットワーク２１１から受信したデータの解凍処理を開始する。また、データ圧縮フラグ設定部５１０がデータ圧縮フラグをＯＦＦに設定する時、データ解凍部５０９はネットワーク２１１から受信したデータの解凍処理を終了する。

（ＭＵ及びＩＥＤにおいてデータ圧縮フラグ設定を行う部分）
図３に示すように、ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎにはデータ圧縮フラグ設定部５１１が設けられている。データ圧縮フラグ設定部５１１はネットワーク２１１を経由して前記データ圧縮指令及び前記データ圧縮終了指令を受信するようになっている。そして、データ圧縮フラグ設定部５１１は、データ圧縮指令を受信するとデータ圧縮フラグをＯＮに設定し、データ圧縮終了指令を受信するとデータ圧縮フラグをＯＦＦに設定するようになっている。

（データ圧縮を行う部分）
図３に示すように、ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎには、データの圧縮処理を行うデータ圧縮部５０７が設けられている。データ圧縮フラグ設定部５１１がデータ圧縮フラグをＯＮに設定する時、データ圧縮部５０７はネットワーク２１１へ送信するデータの圧縮処理を開始する。また、データ圧縮フラグ設定部５１１がデータ圧縮フラグをＯＦＦに設定すると、データ圧縮部５０７はネットワーク２１１へ送信するデータの圧縮処理を終了する。

（固有事象と定常状態について）
本実施形態による各処理について説明する前に、変電所に発生する固有事象と、固有事象が発生する前の定常状態について説明する。定常状態とは、時間の経過に伴い多少の増減はあるものの、データ量が一定の範囲内に収まる状態である。定常状態におけるデータ量を図４の（ａ）に示す。定常状態時には、電力系統の計測データ、変電所設備の動作データ、変電所自動化システムの状態を監視するシステム監視データなどが、ＭＵ１〜ｎからＩＥＤ３０１〜３０ｎへ送信される。これらのデータ量はほぼ一定である。また、定常状態ではＩＥＤ３０１〜３０ｎからＭＵ１〜ｎやＳＣ２１６へのデータ、あるいはＳＣ２１６からＩＥＤ３０１〜３０ｎやＭＵ１〜ｎやＨＭＩ２１７へのデータに関しては、ほとんど送信されない。このように、定常状態においてネットワーク２１１に伝送するデータ量は、ほぼ一定であり、且つ少量である。

一方、変電所に固有事象として系統事故が発生した場合、定常状態よりもネットワーク２１１に伝送するデータ量は増大する。すなわち、図４の（ｂ）に示すように、ＭＵ１〜ｎからＩＥＤ３０１〜３０ｎへの通信以外にも、ＩＥＤ３０１は系統事故除去の指令をＭＵ２に送信し、ＭＵ２は遮断器２０３へトリップ指令を出力する。ＭＵ２からトリップ指令を受けた遮断器２０３が入から切状態となると、遮断器２０３は切状態となったデータをＭＵ２へ送信する。

また、ＩＥＤ３０１〜３０ｎは系統事故情報をＳＣ２１６へ送信し、さらにＳＣ２１６は系統事故情報をＨＭＩ２１７へ送信し、オペレータに向けて系統事故情報を表示する。したがって、系統事故発生状態時ではネットワーク２１１に流れるデータ量と時間のグラフは、通常状態のグラフとは異なるトレンドとなり、定常状態の範囲を超えて一時的にデータ量が増大する。固有事象が復帰すると、ネットワーク２１１に伝送するデータ量は固有事象が発生する前の定常状態に戻る。

なお、変電所の固有事象としては系統事故の他にも、変電所内に配置された各機器への操作指令や、システム起動などがある。これらの固有事象が発生した場合、種類に応じて伝送するデータ量が異なるが、定常状態時に比べてネットワーク２１１に伝送するデータ量は増大する。また、固有事象が復帰した場合は、ネットワーク２１１に伝送するデータ量は、定常状態のレベルにまで減少する。

なお、変電所の規模や固有事象の種類、初期化時間の設定など諸条件によって伝送データ量は異なる。例えば、前述の固有事象の中では、システム起動時の伝送データ量が最も大きく、次いで系統事故時の伝送データ量が大きく、操作指令時の伝送データ量も最も小さいというのが標準的である。ただし、システム起動時の伝送データ量は初期化時間を長く設定することでデータ伝送の負荷を抑制することも可能である。

（データ圧縮の開始及び終了の判定処理）
図５のフローチャートを用いて、変電所固有事象発生の有無によるデータ圧縮の開始と終了の判定処理について説明する。なお、フローチャートには処理の開始と終了は示していないが、変電所自動化システムの起動によって各処理を開始し、変電所自動化システムの停止によって各処理を終了するものとする。これは図５以外のフローチャートでも同様である。図５に示すとおり、データ圧縮開始及び終了の判定処理では、最初にネットワーク２１１よりＭＵ１〜ｎやＩＥＤ３０１〜３０ｎからの送信データを、ネットワーク２１１からＳＣ２１６の固有事象発生検知部５０３が受信する（ステップＳ６０２）。

固有事象発生検知部５０３は、受信データを判別データベース５０１に蓄積された判別データ５０２と照合し（ステップＳ６０３）、受信データ中に固有事象と判定されるデータが存在するどうかで、固有事象データの有無を判断する（ステップＳ６０４）。固有事象発生検知部５０３が固有事象データ無しと判断した場合には（ステップＳ６０４のＮＯ）、ステップＳ６０７に進む。

固有事象発生検知部５０３が固有事象データ有りと判断した場合（ステップＳ６０４のＹＥＳ）、データ圧縮指令出力部５０４が既にデータ圧縮指令を出力していないかどうかを確認する（ステップＳ６０５）。データ圧縮指令出力部５０４が既に圧縮指令を出力している場合には（ステップＳ６０５のＮＯ）、圧縮指令出力部５０４は重複してデータ圧縮指令を出力しないようにしてステップ６０７に進む。データ圧縮指令出力部５０４がデータ圧縮指令を未出力状態であれば（ステップＳ６０５のＹＥＳ）、データ圧縮指令出力部５０４はデータ圧縮指令をネットワーク２１１へ出力して（ステップＳ６０６）、ステップＳ６０７に進む。

ステップＳ６０７では、固有事象復帰検知部５０５が、受信データを判別データベース５０１に蓄積された判別データ５０２と照合して固有事象が復帰したかどうかを判断し、固有事象が復帰していないと判断した場合にはステップＳ６０２に戻る。また、固有事象復帰検知部５０５が固有事象は復帰したと判断した場合には（ステップＳ６０７のＹＥＳ）、データ圧縮指令出力部５０４がデータ圧縮指令を出力済みかどうかを確認する（ステップＳ６０８）。

そして、データ圧縮指令出力部５０４がデータ圧縮指令を未出力である場合には（ステップＳ６０８のＮＯ）、データ圧縮終了指令を出力することなく、受信データ取得処理（ステップＳ６０２）に戻る。これによりデータ圧縮指令を未出力の状態では、データ圧縮終了指令を出力しないようにする。一方、データ圧縮指令出力部５０４がデータ圧縮指令を出力済みの場合には（ステップＳ６０８のＹＥＳ）、データ圧縮終了指令出力部５０６はデータ圧縮終了指令を出力し（ステップＳ６０９）、その後、受信データ取得処理（ステップＳ６０２）に戻る。

（データ送信処理）
図６のフローチャートを用いて、ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎにおけるデータ送信処理について説明する。図６に示すとおり、ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎでは、実装する各種アプリケーションから送信するデータを収集した後（ステップＳ７０２）、ネットワーク２１１よりデータ圧縮指令を受信したかどうかを判断してデータ圧縮指令の受信の有無を確認する（ステップＳ７０３）。ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎがネットワーク２１１からデータ圧縮指令を受信していない場合には（ステップＳ７０３のＮＯ）、ステップ７０５に進む。

ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎにおいてネットワーク２１１からデータ圧縮指令を受信している場合（ステップＳ７０３のＹＥＳ）、データ圧縮フラグ設定部５１１がデータ圧縮フラグをＯＮに設定する（ステップＳ７０４）。引き続き、ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎにおいてデータ圧縮終了指令をネットワーク２１１より受信したかどうかを判断してデータ圧縮終了指令の有無を確認する（ステップＳ７０５）。

そして、ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎがデータ圧縮終了指令を受信していなければ（ステップＳ７０５のＮＯ）、ステップＳ７０７に進む。また、ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎがデータ圧縮終了指令を受信していれば（ステップＳ７０５のＹＥＳ）、データ圧縮フラグ設定部５１１はデータ圧縮フラグをＯＦＦにする（ステップＳ７０６）。

ステップＳ７０７では、データ圧縮フラグ設定部５１１がデータ圧縮フラグをＯＮに設定しているかどうかを判断する。データ圧縮フラグ設定部５１１がデータ圧縮フラグをＯＦＦに設定していれば（ステップＳ７０７のＮＯ）、ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎはデータを圧縮することなく、そのままネットワーク２１１へ送信する（ステップＳ７０９）。また、データ圧縮フラグ設定部５１１がデータ圧縮フラグをＯＮに設定している場合には（ステップＳ７０７のＹＥＳ）、データ圧縮部５０７がこれから送信する送信データを圧縮し（ステップＳ７０８）、ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎは圧縮したデータをネットワーク２１１に送信する（ステップＳ７０９）。

以上のように、本実施形態では、ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎにてデータ圧縮に関する開始判定処理と終了判定処理をシリーズで実施している。このため、データ圧縮及び終了タイミングがＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎで、ずれることがない。しかも、送受信するデータそのものに、圧縮を示すデータを付加することなく、データの送受信を実施することができ、データ伝送量を低減することが可能である。

（データ受信処理）
図７はデータを受信するＳＣ２１６におけるデータ受信処理のフローチャートである。図７に示すとおり、ＳＣ２１６ではネットワーク２１１よりデータを受信し（ステップＳ８０２）、次にネットワーク２１１よりデータ圧縮指令を受信したかどうかを判断してデータ圧縮指令の有無を確認する（ステップＳ８０３）。ＳＣ２１６がデータ圧縮指令を受信していない場合には（ステップＳ８０３のＮＯ）、ステップＳ８０５に進む。ＳＣ２１６がデータ圧縮指令を受信している場合（ステップＳ８０３のＹＥＳ）、ＳＣ２１６のデータ圧縮フラグ設定部５１０はデータ圧縮フラグをＯＮに設定する（ステップＳ８０４）。

次に、ＳＣ２１６がデータ圧縮終了指令をネットワーク２１１より受信したかどうかを判断してデータ圧縮終了指令の有無を確認する（ステップＳ８０５）。ＳＣ２１６がデータ圧縮指令を受信していない場合には（ステップＳ８０５のＮＯ）、ステップＳ８０７に進む。ＳＣ２１６がデータ圧縮終了指令を受信していれば（ステップＳ８０５のＹＥＳ）、ＳＣ２１６のデータ圧縮フラグ設定部５１０はデータ圧縮フラグをＯＦＦに設定する。

ステップＳ８０７では、データ圧縮フラグ設定部５１０がデータ圧縮フラグをＯＮに設定しているかどうかを判断する。データ圧縮フラグ設定部５１０がデータ圧縮フラグをＯＦＦに設定していれば（ステップＳ８０７のＮＯ）、ＳＣ２１６はデータを解凍せずに、受信したデータをそのままＳＣ２１６のメモリー５０８に格納する（ステップＳ８０９）。また、データ圧縮フラグ設定部５１０がデータ圧縮フラグをＯＮに設定した場合には、データ解凍部５０９が受信したデータを解凍し、解凍したデータをメモリー５０８に格納する。ＳＣ２１６ではメモリー５０８に格納したデータを基にして各種の処理を行い、ＨＭＩ２１７が処理結果を表示する。

以上のように、ＳＣ２１６でもデータ圧縮に関する開始判定処理と終了判定処理をシリーズで実施することで、データ圧縮及び終了のタイミングがＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎとＳＣ２１６間とで、ずれることがない。また、データの圧縮及び解凍にはそれぞれ処理時間が必要となるが、本実施形態ではもともとのデータ自体に時刻情報を付加することで、いつの時点のデータか判別することが可能である。

（作用効果）
上記のような第１の実施形態によれば、ＳＣ２１６の固有事象発生検知部５０３が変電所に固有事象が発生したことを検知する。このとき、固有事象の発生検出に関しては、ＯＮ／ＯＦＦ情報であるＭＵ１〜ｎやＩＥＤ３０１〜３０ｎからの送信データを元に判断しており、これらのデータは１ｍｓ単位で検出可能である。

したがって、固有事象発生検知部５０３が前記送信データを受信してから、データ圧縮指令出力部５０４がデータ圧縮指令を出力までには通常、１０〜１００ｍｓ程度かかることになる。すなわち、固有事象の発生からデータ圧縮の開始までに要する時間、要するに、ネットワーク２１１において高負荷状態の発生を検知するまでのレスポンス時間は、１０〜１００ｍｓ程度である。

これに対し、従来では、ネットワーク２１１に流れるデータ量の測定結果に基づいて高負荷状態の発生を検出しようとしていた。この場合、ネットワーク２１１に流れるデータ量の測定は５０ｍｓ程度の周期で行われるが、ネットワーク２１１におけるデータ量の変化が瞬間的であることを考慮しなくてはならない。したがって、ネットワーク２１１のデータ量を複数回、具体的には１０〜２０回程、測定してからネットワーク２１１の負荷状態を判定している。

そこで、ネットワーク２１１が高負荷状態であるか否かという判定結果を得るためには、１周期５０ｍｓを１０〜２０回分、すなわち５００〜１０００ｍｓの時間が必要である。つまり、ネットワーク２１１に流れるデータ量の測定結果を基づいてネットワーク２１１の高負荷状態の発生を検知しようとすると、レスポンス時間は５００〜１０００ｍｓかかることになる。

上述したように、ネットワーク２１１における高負荷状態の発生を検知するまでのレスポンス時間は、データ量の測定結果に基づいた従来技術では５００〜１０００ｍｓ程度かかってしまう。一方、固有事象発生の有無に基づいた第１の実施形態では、１０〜１００ｍｓ程度であり、レスポンスは極めて良好である。すなわち、第１の実施形態では、ネットワーク２１１に伝送されるデータ量が増えてネットワーク２１１の伝送負荷が高くなるよりも前に、データ圧縮指令出力部５０４がシステム全体にデータ圧縮指令を出力することが可能であり、データ圧縮部５０７が迅速且つ確実にデータ圧縮を開始することができる。したがって、ネットワーク２１１の伝送容量を高く設定する必要がなく、伝送設備へ多額の投資を行うことは不要となり、経済性が向上する。

また、ＳＣ２１６側の固有事象復帰検知部５０５が変電所に発生した固有事象が復帰したことを検知すると、データ圧縮終了指令出力部５０６がシステム全体にデータ圧縮終了指令を出力するので、ネットワーク２１１に伝送されるデータ量が定常状態に戻るとき、データ圧縮部５０７は即座にデータ圧縮を終了することができる。そのため、ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎの負荷がいたずらに増加することがなく、データ処理を軽減することが可能である。

以上のような第１の実施形態に係る変電所自動化システムでは、ネットワークの伝送負荷が大きくなるときにだけデータ圧縮処理を実施し、伝送負荷が小さくなればデータ圧縮処理を解除するため、ネットワーク２１１の伝送容量の増加に伴うコストの増大を回避することができ、ネットワーク２１１の伝送容量を最適化して安定したデータ伝送を実現することが可能である。これにより、データ伝送における経済性及び信頼性の向上を図ることができる。

[第２の実施形態]
（構成）
第２の実施形態について図８〜図１０を用いて具体的に説明する。なお、第１の実施形態と同一の部材に関しては同一符号を付して説明は省略する。図８に示すように、第２の実施形態において、ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎのデータ圧縮部５０７は、送信するデータが事故波形データ９０３であれば、それを圧縮するようになっている。また、ＳＣ２１６のデータ解凍部５０９は、受信するデータが事故波形データ９０３であれば、それを解凍するようになっている。事故波形データ９０３とは、系統事故時の系統電流や系統電圧を表す交流の波形データである。

ＩＥＤ３０１〜３０ｎからＳＣ２１６にはネットワーク２１１を介して様々なデータが送信される。図８に示すように、事故波形データ９０３以外にも、変電所の各構成要素の状態を示す状態情報９０１や、電力系統に流れるエネルギーを計測した各種計測データ９０２がある。これらのデータの中では事故波形データ９０３がサイズも大きく、且つ系統事故時という変電所固有事象発生時に生成、伝送されるデータであり、ネットワーク２１１の伝送負荷を極めて高める要因になっている。

そこで第２の実施形態のＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎでは、送信するデータが事故波形データ９０３であればデータ圧縮部５０７にてデータを圧縮してからネットワーク２１１に送信し、事故波形データ９０３でなければデータを圧縮することなくネットワーク２１１に送信する。一方、ＳＣ２１６では、事故波形データ９０３であればデータ解凍部５０９にてデータを解凍してから解凍したデータをメモリー５０８に格納し、事故波形データ９０３でなければデータを解凍せずに、受信したデータをそのままＳＣ２１６のメモリー５０８に格納する。

（データ送信処理）
以上のような第２の実施形態では、図９のフローチャートに示すとおり、伝送データ送信処理にて、図６のフローチャートに示した圧縮フラグがＯＮかどうかを判定する処理（ステップＳ７０７）に代えて、ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎにおいて送信するデータの種類を判断し、事故波形データ９０３のみを圧縮する判定処理（ステップＳ１００１）を追加している。すなわち、ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎは、データ圧縮フラグ設定部５１１にてデータ圧縮フラグがＯＮであり、且つ送信データを事故波形データ９０３であることを判断した場合（ステップＳ１００１のＹＥＳ）、これを圧縮してから（ステップＳ７０８）、データを送信する（ステップＳ７０９）。

（データ受信処理）
また、第２の実施形態では、図１０のフローチャートに示すとおり、伝送データ受信処理においても、図７のフローチャートに示した圧縮フラグがＯＮかどうかを判定する処理（ステップ８０７）に代えて、ＳＣ２１６にて受信したデータの種類を判断し、事故波形データ９０３のみ解凍する判定処理（ステップ１１０１）を追加している。すなわち、ＳＣ２１６は、データ圧縮フラグ設定部５１０にてデータ圧縮フラグがＯＮであり、且つ受信データが事故波形データ９０３であることと判断した場合は（ステップ１１０１のＹＥＳ）、データを解凍し（ステップＳ８０８）、その後、メモリーに格納している（ステップＳ８０９）。

（作用効果）
第２の実施形態によれば、上記第１の実施形態が持つ作用効果に加えて、伝送負荷を高める要因である事故波形データ９０３だけを選択的に圧縮、解凍している。そのため、ＭＵ１〜ｎやＩＥＤ３０１〜３０ｎにおける圧縮処理の負担と、ＳＣ２１６における圧縮データの解凍処理の負担を、より低減することができ、伝送データの圧縮及び解凍処理を効率よく実現することが可能である。

[第３の実施形態]
（構成）
第３の実施形態の特徴は、図１１に示すとおり、ＳＣ２１６側ではなく、ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎのそれぞれが、判別データベース５０１、固有事象発生検知部５０３、データ圧縮指令出力部５０４、固有事象復帰検知部５０５及びデータ圧縮終了指令出力部５０６を備えている点にある。

（作用効果）
このような第３の実施形態では、ネットワーク２１１を介してＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎが送信したデータを、ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎ側の固有事象発生検知部５０３にて受信することで、ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎがそれ自身の内部情報を確認することが可能である。したがって、ＳＣ２１６に固有事象発生検知部５０３を設置し、ＳＣ２１６にて固有事象発生を判断する場合に比べて、より迅速に、固有事象発生を判定することができる。

また、ＳＣ２１６で異常が発生し、判定が正常に行えない場合でも、ＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎ側のデータ圧縮指令出力部５０４及びデータ圧縮終了指令出力部５０６によって、データ圧縮指令及びデータ圧縮終了指令をネットワーク２１１に出力することができる。これにより、データ伝送における信頼性をいっそう高めることができる。

[他の実施形態]
なお、上記の実施形態は、本明細書において一例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図するものではない。すなわち、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことが可能である。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

例えば、ネットワークに流れる伝送データ量をあらかじめ算出しておき、変電所固有事象の種類ごとに伝送データ量の閾値を調整するようにしてもよい。このような実施形態では、変電所固有事象の種類に応じてデータ圧縮の開始及び終了の判定基準を変えることができるので、データを圧縮伝送する期間を最適化することが可能であり、各制御装置における負荷の軽減化をさらに進めることが可能である。なお、既に述べたように、基準となる伝送データ量は、固有事象の種類による違いだけではなく、変電所の規模や初期化時間の設定などによっても異なるので、複数の条件に基づいて適宜変更可能である。

このようなデータ圧縮の開始及び終了の判定処理について、図１２のフローチャートを用いて説明する。図１２に示すように、最初に変電所固有事象が発生していない場合でもネットワーク負荷がネットワーク２１１の伝送容量を超えることがないような標準的な閾値を、ＳＣ２１６にて設定しておく（ステップＳ１４０２）。次に、ＳＣ２１６はネットワーク２１１に流れるデータを取得して（ステップＳ１４０３）、ネットワーク２１１における伝送データ量を算出する（ステップＳ１４０４）。

続いて、固有事象発生検知部５０３は、受信データを判別データベース５０１に蓄積された判別データ５０２と照合し（ステップＳ１４０５）、受信データ中に固有事象と判定されるデータが存在するかどうかで、固有事象データの有無を判断する（ステップＳ１４０６）。固有事象発生検知部５０３が固有事象データ無しと判断した場合には（ステップＳ１４０６のＮＯ）、ステップ１４１１に進む。

固有事象発生検知部５０３は、受信データ中に固有事象データ有りと判断した場合（ステップＳ１４０６のＹＥＳ）、さらに受信した固有事象の種類を分類して（ステップＳ１４０７）、各事象に対応する伝送データ量の閾値を設定する（ステップＳ１４０８〜Ｓ１４１０）。そして固有事象発生検知部５０３は伝送データ量が設定した閾値を越えたかどうかを確認する（ステップＳ１４１１）。これにより、固有事象発生検知部５０３はデータ圧縮の開始と終了の判断を、変電所固有事象の種類に応じて実施することができ、データ伝送を精度良く行うことが可能となる。

固有事象発生検知部５０３にて伝送データ量が設定した閾値を越えたと判断すると（ステップＳ１４１１のＹＥＳ）、データ圧縮指令出力部５０４が圧縮指令の出力の有無を確認する（ステップＳ１４１２）。データ圧縮指令出力部５０４が既に圧縮指令を出力している場合には（ステップ１４１２のＮＯ）、圧縮指令出力部５０４は重複してデータ圧縮指令を出力しないようにしてステップＳ１４１４に進む。データ圧縮指令出力部５０４が圧縮指令を未出力の場合には（ステップＳ１４１２のＹＥＳ）、圧縮指令出力部５０４はデータ圧縮指令を出力して（ステップＳ１４１３）、ステップＳ１４１４に進む。

固有事象発生検知部５０３にて伝送データ量が設定した閾値（Ｓ１４０８〜Ｓ１４１０にて設定された値）を越えていないと判断した場合（ステップＳ１４１１のＮＯ）も、ステップＳ１４１４に進む。ステップＳ１４１４では、固有事象発生検知部５０３が、ネットワークの許容量として設定した閾値を下回ったか、あるいは変電所固有事象が復帰したかを判断する。

固有事象発生検知部５０３にて、閾値より下回ったか、又は固有事象の復帰を確認すると（ステップＳ１４１４のＹＥＳ）、データ圧縮指令出力部５０４がデータ圧縮指令を出力済みであるかどうかを確認する（ステップＳ１４１５）。データ圧縮指令出力部５０４がデータ圧縮指令を出力済みであれば（ステップＳ１４１５のＹＥＳ）、データ圧縮終了指令出力部５０５がデータ圧縮終了指令をネットワーク２１１に出力後（ステップＳ１４１６）、ＳＣ２１６は標準の閾値にセットし直してから（ステップＳ１４１７）、伝送路データ取得処理（ステップＳ１４０３）に戻る。また、固有事象発生検知部５０３において、閾値を下回ったか、あるいは固有事象が復帰したと判断されない場合（ステップＳ１４１４のＮＯ）、さらに、データ圧縮指令出力部５０４がデータ圧縮指令を未出力の場合も（ステップＳ１４１５のＮＯ）、伝送路データ取得処理（ステップＳ１４０３）に戻る。

さらに、以上の実施形態においては、データの送信はＭＵ１〜ｎ及びＩＥＤ３０１〜３０ｎから、ＳＣ２１６を中心に記載したが、ＭＵ１〜ｎとＩＥＤ３０１〜３０ｎとの間、あるいはＨＭＩ２１７にも必要な構成を実装して、ＨＭＩ２１７とＳＣ２１６との間でも同様にデータ圧縮の開始及び終了を判定し、伝送データの圧縮及び解凍を行うことも可能である。また、変電所自動化システムの全体的な構成や要求される性能や処理能力に合わせて、変電所自動化システムに組み込まれた制御装置のうちの任意の装置に、データ圧縮の開始及び終了の判定処理を実施するようにしてもよい。

１〜ｎ…ＭＵ
２０１…送電線
２０２…母線
２０３…遮断器
２０４…断路器
２０５…変圧器
２０６…計器用変流器
２０７…計器用変圧器
２１１…ネットワーク
２１６…ＳＣ
２１７…ＨＭＩ
２２１〜２２３…イーサネットスイッチ
３０１〜３０ｎ…ＩＥＤ
５０１…判別データベース
５０２…判別データ
５０３…固有事象発生検知部
５０４…データ圧縮指令出力部
５０５…固有事象復帰検知部
５０６…データ圧縮終了指令出力部
５０７…データ圧縮部
５０８…メモリー
５０９…データ解凍部
５１０、５１１…データ圧縮フラグ設定部
９０１…変電所の各構成要素の状態を示す状態情報
９０２…電力系統に流れるエネルギーを計測した各種計測データ
９０３…事故波形データ

Claims (7)

1. ネットワークを用いて、変電所の各部位からデータを取得する制御装置を複数結合し、前記制御装置が前記データを前記ネットワークへ伝送するように構成した変電所自動化システムであって、
   変電所に固有事象が発生したか否かを判別する判別データが蓄積された判別データベースと、
   前記ネットワークを介して前記制御装置から送信された前記データを、前記判別データベースに蓄積された前記判別データと照合することで、前記固有事象が発生したことを検知する固有事象発生検知部と、
   前記固有事象発生検知部が前記固有事象の発生を検知すると前記ネットワークを介してシステム全体にデータを圧縮させるデータ圧縮指令を出力するデータ圧縮指令出力部と、
   前記ネットワークを介して前記制御装置から送信された前記データを、前記判別データベースに蓄積された判別データと照合することで、前記固有事象が発生前の状態に戻ったことを検知する固有事象復帰検知部と、
   前記固有事象復帰検知部が前記固有事象の復帰を検知すると前記ネットワークを介してシステム全体にデータの圧縮を終了させるデータ圧縮終了指令を出力するデータ圧縮終了指令出力部と、
   前記ネットワークを介して前記データ圧縮指令出力部から前記データ圧縮指令を受信するとデータの圧縮処理を開始し、前記ネットワークを介して前記データ圧縮終了指令出力部から前記データ圧縮終了指令を受信すると前記データの圧縮処理を終了するデータ圧縮部と、
   を有することを特徴とする変電所自動化システム。
2. 前記データ圧縮部は、系統事故時の系統電流や系統電圧を表す交流の波形データを選択的に圧縮するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の変電所自動化システム。
3. 前記ネットワークを介して前記データ圧縮指令出力部から前記データ圧縮指令を受信するとデータの解凍処理を開始し、前記ネットワークを介して前記データ圧縮終了指令出力部から前記データ圧縮終了指令を受信すると前記データの解凍を終了するデータ解凍部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の変電所自動化システム。
4. 前記データ解凍部は、系統事故時の系統電流や系統電圧を表す交流の波形データを選択的に解凍するように構成したことを特徴とする請求項３に記載の変電所自動化システム。
5. 前記制御装置は、変電所の各部位とシステム側とのインターフェースとなるマージングユニットと、前記マージングユニットとの間でデータの授受を行うインテリジェント端末と、前記インテリジェント端末との間でデータの授受を行いシステムの中核サーバーとなるステーションコンピューターとを含み、
   前記判別データベースと、前記固有事象発生検知部と、前記固有事象復帰検知部とを、前記ステーションコンピューターに設置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の変電所自動化システム。
6. 前記制御装置は、変電所の各部位とシステム側とのインターフェースとなるマージングユニットと、前記マージングユニットとの間でデータの授受を行うインテリジェント端末と、前記インテリジェント端末との間でデータの授受を行いシステムの中核サーバーとなるステーションコンピューターとを含み、
   前記判別データベースと、前記固有事象発生検知部と、前記固有事象復帰検知部とを、前記マージングユニット及び前記インテリジェント端末の少なくともに１つに設置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の変電所自動化システム。
7. 前記固有事象発生検知部は、前記固有事象の種類ごとに、前記データの圧縮処理を開始するデータ伝送量の閾値を設定したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の変電所自動化システム。
   

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